大庆油田工程有限公司 黑龙江大庆 163712
摘要：在石油储油罐使用过程当中一旦储罐罐底板发生渗漏，就会对当地地下水资源造成污染和破坏，并且很难修复，也对该工程造成了难以估量的损失，一般的防水材料由于造价低廉，各项技术指标难以胜任维持长久，并且防渗效果差，因此一种新型高效的防水卷材应运而生，这就是本文重点所提到的HDPE防渗膜，也叫HDPE土工膜，本文着重对HDPE防渗膜的材料特点，性质以及在石油储油罐工程当中的应用及施工技术方面关键点，质量控制进行详细说明，列举实例指出该材料在实践当中的应用。
关键词：材料特征，防渗系统，施工，质量控制
一， 简介：HDPE防渗膜也被称为高密度聚乙烯膜、HDPE土工膜，英文名称为"High Density Polyethylene Impermeable membrane"，简称为"HDPE防渗膜"。
1.1 HDPE防渗膜是由高密度聚乙烯树脂为原材料，密度要保证在0.932g/cm3或以上，生产过程主要是通过计算实验配比提取原料、原料干燥去湿、加入抗氧化剂和紫外线吸收剂等配方进行混合搅拌、自动上料、自动温控加热、挤出、压涎、三辊挤压成型、冷却定型、超声波复合、牵引切割等一系列加工过程，成品密度要保证在0.94g/cm3或以上。
二，HDPE防渗膜特性：
（1）HDPE具有很高的防渗性能：HDPE防渗膜具有其它普通防水材料无法比拟的防渗效果，HDPE防渗膜具有高强抗拉伸机械性，优良的弹性和变形能力非常突出，适用于膨胀或收缩基顶面。
（2）化学稳定性好：HDPE防渗膜对化学品具有较高的稳定性，甚至在高温下，也具有良好的耐水溶特性，耐酸、碱、盐等多种强酸碱化学介质的腐蚀。聚乙烯在热降解时遵循无规则断链及分子内和分子之间转移反应的机理，只有在350℃以上的高温下，才会发生分子链断裂分解。因此它具有很好的抗老化性、抗紫外线、抗分解能力，使用寿命达可达50年以上，因此特别适合于石油储油罐基础的防渗，污水处理厂，垃圾处理场,化工渣场等环境恶劣的作业场所，为当地环保竖起一道坚固的防护盾牌。
（3） 抗植物根系： HDPE防渗膜具有优异抗穿刺能力，可以抵抗大部分植物根系的穿刺。这样就可以在各种复杂环境状况下极大方便的推广使用这种健康环保材料，减少环卫工人的劳动强度。
（4） 采用HDPE防渗膜施工时有很高的灵活性，有多种规格以及多种方式进行铺设可以满足不同工程环境下的防渗要求，采用热熔焊接方式，焊接强度高，施工方便快捷、可以加快施工进度，提高生产率。
三，防渗系统的重要意义：
当前，我国对石油储备工作极为重视这关系到国家未来经济建设发展的战略以及对国家安全，国防建设都具有十分重要的意义。在石油储备过程中为防止罐底板被原油腐蚀而溢流导致地下水资源造成污染，严重破坏了当地生态环境，危机到人们的身心健康，因此防渗系统是关系到石油储备工程建设是否能顺利投产，是否符合环保要求的重要检查内容之一，国家标准《钢制储罐地基基础设计规范》GB50473-2008已将钢制储罐施工的防渗漏措施列为强制性条文，必须严格执行，结合HDPE防渗膜的优越性，目前我国石油储备工程HDPE防渗膜已得到了广泛的应用。这道工序是关系到整个防渗系统中最为关键的一环，一旦防渗膜发生渗漏，就会造成地下水污染，后果将无法弥补。因此，在施工中必须对每一个过程，每一个环节进行精心组织和施工，才能确保工程质量符合技术要求。
四，HDPE 防渗膜施工实例：
本文作者在2013年参与了广东石化2000万吨/年重油加工工程辅助工程EPC项目第二标段总承包项目，该标段主要工程就是原油储罐设备生产加工及安装建设任务，结合该工程实例谈谈自己的感受与广大读者共享。
1） 该罐区为国内大型原油储罐区，共分2组，每组6个罐，每个罐的容积为10x104m3，共12个10x104m3大型原油储罐，在进行HDPE 防渗膜的施工时，已完成了相关的土建施工任务并通过了检测验收等一系列先前工作，为防渗膜的施工创造了条件。
2） 施工前的准备工作包括：实地勘察了解土建完成状况，熟悉并了解设计图纸及相关文件内容，联系生产厂家，询问产品价格及运输等事宜，组织相关的施工人员并检查生产设备的完好率，会同有关各方与设计方进行设计交底并做好记录，组织相关技术人员编制施工技术方案及预算书，组织全体人员学习并了解设计内容，并对每位施工人员进行技术交底，会同有关各方研究施工方案可行性并上报业主等待批复。
3） 在材料进场前检查施工现场电源线路，道路状况，施工机具的检查是否到位，向监理部门报验施工人员资质，焊接设备的合格证书等，材料进场时应查验材料规格，数量，材质，型号等是否与所签购物合同相符同时还要具备产品合格证书，检验报告等是否满足设计要求并及时向监理报验，本工程罐基础为钢筋混凝土环墙环形基础，罐底支承面为砂石复合土强夯碾压，每罐环墙直径为80m,离地面高度为1.05m,面积约为5024m2,本工程防渗采用一毯一膜一布，一毯（钠基膨润土防水毯GCL-NP/N/5000/30-5 JG/T193-2006）一膜（HDPE 防渗膜GH-2S 7000/1.5 GB/T17643-2011）一布（长丝纺粘针刺非织造土工布PET30-4-600 GB/T17639-2008）.
钠基膨润土防水毯也是一种新型防水材料，它的主要特点是遇水膨胀，由于上下两层土工布的限制 使膨润土从无序膨胀变为有序膨胀，膨胀的结果是让膨润土自身达到了密实状态从而形成高密度防水隔膜而具有了防水作用，本施工地段地下水位较高而在储罐重荷载的作用下地基土层或多或少都要发生一些均匀沉降，为防止地下水位上涌减轻上部防渗膜防水压力，延长整个防渗系统的使用寿命因此在防渗膜的基础上再增加一道防水保险，使其防渗系统更加安全可靠。
长丝纺粘针刺非织造土工布也叫长丝无纺土工布，它的主要特征是透水性好，耐高温，延展性好能适应各种凹凸不平的不规则基面，能有效抵抗施工外力的破坏，在长期荷载作用下仍能保持原有的功能，并具有隔离、反滤、排水、保护、稳固、加筋等功能，在本工程中一是作为 HDPE 防渗膜的保护层，二是因为在土工布上方还要回填中粗砂垫层要满足砂垫层碾压的密实度，因此利用土工布具有加筋及保护的功能来增强砂垫层的抗拉强度和抗变形能力，增强其砂垫层的稳定性，为砂垫层碾压密实创造条件同时也起到了防渗膜的保护作用。
4）防渗系统的施工：
1, 钠基膨润土防水毯的施工
1)在施工前先检查中粗砂垫层基层面是否平整，清除其上的杂物 和杂草及粒径≥20mm的碎石等杂质，检查膨润土防水毯的外观质 量，针刺及厚度是否均匀，有无孔洞及破边，尺寸偏差是否符合JG/T193-2006第4.3条表1所规定的要求，本工程膨润土防水毯为针刺法天然钠基膨润土防水毯，单位面积质量5000g/m2,长度为30m,宽度为5m，
2） 本工程采用铲运车搬运、铺设，铺设方式采用搭接的方式，搭接宽度为20cm。为保证膨润土防水毯与下面的基层面直接接触在铺设时要尽量避免褶皱、折叠或起拱，所有外露的膨润土防水毯边缘用沙袋压紧，毯与毯之间的接逢应错开，避免形成贯通接逢，膨润土防水毯两侧的土工织物分别为无纺布和编织布，铺设时无纺布应朝下对着基层面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本罐基层面有1.5％的坡度，施工时把垫长的方向沿着倾斜面平行方向来铺设，在有滑动或有翘起的地方，用销钉加垫片将其固定，除了在防水毯重叠部分和边缘部位用销钉固定外，在防水毯中间也增加平整度的加钉，要求防水毯能稳固地安装在基面上，
3） 在铺设过程中要随时检查膨润土防水毯的外观有无破损的现象，若发现有孔洞等缺陷时，应及时用膨润土干粉进行局部覆盖修补，铺设完毕后的膨润土防水毯要求任何机械设备都不能在其上面行驶，以避免损伤防水毯。
2, HDPE 防渗膜的施工
1）首先检查一下膨润土防水毯施工完毕后上面还有无其它杂物
再按照GB/T17643-2011的规定检查HDPE 防渗膜的长度，宽度，厚度尺寸偏差是否符合规范要求，本工程HDPE 防渗膜宽度为7m，厚度为1.5mm,采用环保光面高密度聚乙烯土工膜，特别是厚度尺寸要严格控制，这关系到防渗是否达标的关键，严格按照GB/T17643-2011第6.1.3条表3的要求进行抽样检查，再检查外观质量有无机械损伤和生产创伤、孔洞、折损等缺陷，能修补的应及时修补，受损严重的且难已修补的应及时裁剪去除. 用来补洞或补裂缝的补丁材料应和HDPE防渗膜一致，补丁应延伸到受损HDPE防渗膜以外0.3m处，并做好记录，在铺设前按规范规定还要进行取样复检检查各项力学指标是否符合要求，待复检合格后再按照所批复的施工技术方案的要求进行现场试铺设及试焊接实验，确定焊接温度，速度等工艺参数。
2） HDPE防渗膜的铺设：沿着坡度方向实地丈量好尺寸，摊铺HDPE防渗膜，做好HDPE防渗膜的接缝搭接，膜与膜搭接宽度不小100mm,由于罐基础面有1.5％的坡度因此防渗膜应自上而下进行铺设，接缝排列方向要平行于最大坡度线并沿着坡度方向进行，按照设计要求防渗膜在与混凝土环墙相交的地方防渗膜应沿着环墙向上返400mm并用镀锌钢板-100x6采用膨胀螺栓固定在环墙上，为防止镀锌钢板锈蚀按设计要求防渗膜在400mm处再向下反包裹镀锌钢板，膜与膜之间焊接封死，因此在裁膜之前应准确丈量好实际地形把量好的尺寸记录在册，并根据量得的尺寸进行平面规划.再依照平面图再进行裁膜，编好每片膜的序号，在铺设前我们特别注意当地气温变化的幅度避免昼夜温差变化较大的时间段工作，事先预留出由温度变化引起的伸缩变形量，在早上至傍晚前将一个罐的防渗膜铺设完毕，为减少夜晚由于温度下降而引起膜的热胀冷缩我们在每片膜的四边及中间等部位用沙袋压住。在铺设HDPE防渗膜时, 必须注意不要让石头、大量尘土、杂质等有可能破坏HDPE防渗膜。
3) HDPE防渗膜的焊接：HDPE防渗膜在铺设时要尽量做到边铺设边焊接，当天铺设当天应焊接完毕，焊接施工前,必须先做试样焊接试焊合格后方可开始正式焊接，试焊应在所提供的防渗材料样品上进行,样品长度1米, 宽度0.2米。在确保焊接性能, 焊接方法,焊接温度等外界条件无误后再进行正式焊接。焊接时,应再检查一次膜片的搭接宽度,并保证在搭接范围内洁净、无异物,在焊接前先用打毛机将焊缝处40mm宽度范围内的膜面打毛，做到彻底清洁，形成粗糙面。以增加接触面积，但其深度不可超过膜厚的lO％，打毛时要轻量操作，以减少损伤膜面。试验性焊接应与正式焊接在相同的膜面和环境条件下进行，焊接时要将机头对正接缝，不得焊偏，不允许滑焊、跳焊. 焊缝中心的厚度应为HOPE膜厚度的2.5倍，本工程防渗焊接设备采用热熔焊接机,挤压焊接机两种，先设定热熔焊机的温度为300℃，对挤压焊机温度设定为240℃，等温度达到设定温度3分钟后再进行试焊，对焊样进行剥离和剪切试验时，当母材被撕拉破坏而焊缝没被撕开时我们就认为试焊合格，用试焊时焊机调整好的温度、速度和压力开始进行正式焊接，对于热熔焊接机无法工作的部位如与环墙交接的部位采用挤压焊接机进行施工，挤压焊接时,人要用力往下压挤压焊机,才能保证焊缝质量，当遇到防渗膜长度不够时,需要长向拼接,应先把横向焊缝焊好,再焊纵向缝。相邻处的HDPE防渗膜焊缝应尽量错缝搭接,横向焊缝间错位尺寸应大于或等于500mm膜块之间形成的结点,应为 T 字型,不得成十字型，以减少受力时的应力集中，纵横向缝交接点处采用挤压焊机来进行加强,可以顺缝T字型焊接，焊缝处HDPE防渗膜应熔结为一个整体,不得出现虚焊、漏焊或过焊,联接的两层HDPE防渗膜必须搭接平展、舒缓, HDPE防渗膜焊好后, 焊缝应整齐美观, 用挤压焊枪焊接一条膜的接缝一次不能焊完时,第二次焊接开始前,搭接长度不小于75mm,T字型二次焊接时,焊接处的搭接长度不得小于100mm。
4) 质量检查与验收：从铺设，焊接每道工序完成后,由施工单位先进行自检，质检组复检,项目部会同监理，业主 “ 三联检 ” 的检查制度, 经检查验收达到要求后方能进行下道工序施工做到谁施工,谁负责。,焊接完成后由施工单位先进行自检，发现有不合格的地方采取相应措施及时修补直至合格，再由我们项目部会同监理查阅施工记录再进行一次检查，确认合格后报请业主由三方再做最后一次验收检查 。每项检验的结果必须由专职人员作好详细记录,作为竣工验收的有效依据。HDPE防渗膜焊接完毕后应减少在膜面上行走、搬运工具等, 所有人员都不能抽烟,不得穿带钉的鞋在膜面上行走, 凡是对防渗膜能够造成危害的物件,均不准放在防渗膜上, 以免对防对防渗膜造成损伤。
3，长丝无纺土工布的施工
1)下面简要的介绍一下长丝无纺土工布的施工方法。
在完成了HDPE防渗膜施工并进行了验收合格后方可进行长丝无纺土工布的施工，土工布卷在安装前要避免受到损坏。土工布卷应堆放平整不积水的地方，堆高不超过四卷的高度，土工布卷必须用不透明材料覆盖以防紫外线老化。在无纺土工布铺设前应按照国家标准GB/T17639-2008表2的要求进行外观质量的评定。
本工程无纺土工布采用的是标称断裂强度为30kn/m，幅宽为4m,单位面积质量为600g/m2,涤纶长丝纺针刺非织造土工布，为加快施工进度在出厂时已将加工成缝接铺设形状，土工布缝接时用工业缝纫机和强度≥150N的尼龙线缝合，土工布缝接加工好后卷成卷并予以覆盖。缝合连接的搭接宽度应≥100mm，对于受损严重的土工布应坚决剔除不得使用。
2）无纺土工布的铺设及缝合：现场土工布的铺设采用人工滚铺方式进行，铺设方法与HDPE防渗膜相同即由坡度自上而下进行并适当留有变形余量，接缝排列方向平行于最大坡度线并沿着坡度方向进行，在摊铺时要求土工布平整，舒展，不能有凹凸面，现场采用缝合连接的搭接方式，缝合连接的搭接宽度为100mm,现场采用专用缝纫机进行双线缝合连接，缝线采用强度≥150N的尼龙线缝合，所有的缝合必须要连续进行，在两片土工布重叠时重叠处最少150mm以保证搭接宽度为100mm，缝线距离织边≥25mm，按照设计要求土工布在与混凝土环墙相交处与HDPE防渗膜相同即沿着环墙向上返400mm，此时相邻的土工布我们采用热熔连接方式，按照规定搭接宽度为200mm，用热风枪对两片土工布的连接瞬间产生高温加热使其达到融熔状态并在一定的外力作用下使其牢牢地粘合在一起，在端头处土工布与防渗膜采用热熔粘接连接在一起以起到对HDPE防渗膜保护层的目的。
五，结束语
HDPE膜作为新型土工合成材料，具有良好的防渗能力，在石油储备工程建设中具有施工速度快，抗变形能力强，抗腐蚀性能好、热降解能力强等优点，具有极好的稳定性和耐久性，绿色环保和持久的防渗功能，因此它具有良好的社会效益和经济效益。
参考文献：
国家标准《钢制储罐地基基础设计规范》GB50473-2008 北京：中国计划出版社，2009
石油化工行业标准《石油化工钢制储罐地基与基础施工及验收规范》SH/T3528-2014北京：中国石化出版社，2014
建筑工业行业标准《钠基膨润土防水毯》JG/T193-2006 北京：中国标准出版社，2006
国家标准《土工合成材料聚乙烯土工膜》GB/T17643—2011 北京：中国标准出版社，2012
国家标准《土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》GB/T17639-2008 北京：中国标准出版社，2008
论文作者:唐华联
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/25
标签：防渗膜论文; 土工布论文; 防渗论文; 宽度论文; 工程论文; 膨润土论文; 长丝论文; 《防护工程》2017年第7期论文;